ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ ЛИПКАЯ ЛЕНТА Российский патент 2011 года по МПК B64G1/58 C09J7/00 

Изобретение относится к слоистым материалам, изготовленным из слоев с различными физическими свойствами, а именно к материалам на основе металлизированной полимерной пленки, которые могут использоваться в области космической техники, а именно к области средств защиты космических аппаратов.

Для тепловой защиты космических аппаратов (КА) применяются различные теплоизоляционные покрытия. В настоящее время самыми эффективными теплоизоляционными материалами являются маты экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ). Кроме тепловой защиты, КА нуждаются также и в электростатической защите, так как поток заряженных частиц от Солнца создает на поверхности КА электростатический заряд. При этом с затененной стороны создается значительно меньший заряд. Так как ЭВТИ состоит из отдельных матов (частей), на отдельных матах ЭВТИ, расположенных со стороны Солнца и в тени, заряд намного отличается, что может приводить к электрическим пробоям и помехам работе электронного оборудования КА. Для выравнивания электростатического потенциала и отвода заряда на корпус КА отдельные маты ЭВТИ соединяют электропроводящей липкой лентой. Компоненты липкой ленты для соединения матов ЭВТИ выбирают из веществ, устойчивых к воздействию радиации. Поверх липкой ленты может быть нанесена антистатическая композиция или комбинированное внешнее покрытие, описанное в заявке RU 2008125256.

Известна металлизированная лента с липким слоем (патент RU 2015924) для гидрозащиты наземных алюминизированных теплоизоляционных конструкций, состоящая из алюминиевой фольги и адгезионного слоя на основе полиуретаноуреилена и перхлорвиниловой смолы. Недостатками ее являются очень плохая проводимость адгезионного слоя, являющегося фактически изолятором, и малая прочность.

Известны липкие ленты с электропроводящим адгезивным слоем, состоящим из проводящего полимера и адгезива (WO 2007055511, WO 2006057465). Основным недостатком их является низкая проводимость адгезивного слоя.

Известны липкие ленты с электропроводящим слоем смеси ионного полимера и ионной соли щелочного или щелочно-земельного металла (WO 1998010029, WO 1996020983, WO 1995030720). Основным недостатком их является низкая проводимость адгезивного слоя.

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими частицами сажи (Adhaesion-Kleben & Dichten, 2007, 51(7-8), 34, 36-39). Основной недостаток этих лент - очень низкая электропроводимость смеси адгезива с сажей.

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими графитизированными углеродными волокнами (заявка JP 2008186590). Основной недостаток этих лент - низкая электропроводимость смеси адгезива с углеродным волокном.

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими частицами углеродного наноразмерного материала (заявка US 20080241507). Основной недостаток этих лент - низкая электропроводимость смеси адгезива с углеродом.

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими частицами углеродных нанотрубок (заявка US 20080245548). Основной недостаток этих лент - низкая электропроводимость смеси адгезива с углеродом.

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими частицами окислов металлов (патент KR 7751125). Основные недостатки этих лент - невысокая электропроводимость смеси адгезива с электропроводником и ухудшение адгезии при добавлении в адгезив неадгезивной составляющей (окисла металла).

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими частицами металлических порошков (в заявке JP 2008081652 алюминий, в патенте WO 2008023452 сплав олова и висмута, в патенте ЕР 0134623 серебро, в статье Adhaesion-Kleben & Dichten, 2007, 51(7-8), 34, 36-39 медный порошок и алюминиевые стружки). Основной недостаток этих лент - ухудшение адгезии при добавлении в адгезив неадгезивной составляющей (проводника), а также то, что эта лента предназначена для связывания жестких субстратов (патент WO 2008023452).

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими перепутанными волокнами из металла или покрытых металлом непроводящих волокон, ламинированного к металлической фольге (патент WO 1995007600). Недостатки этих лент - ухудшение адгезии при добавлении в адгезив неадгезивной составляющей (проводника), а также низкая прочность (лента предназначена лишь для экранирования от электромагнитного излучения).

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими стеклянными бусинками, покрытыми слоем металла (патент ЕР 0330452). Недостатки этих лент - ухудшение адгезии при добавлении в адгезив неадгезивной составляющей (проводника), высокая стоимость составляющих компонентов и сложность изготовления.

Известны проводящие ленты со слоем адгезива, смешанным с электропроводящими частицами с ферромагнитным ядром (патент ЕР 0174777). Недостатки этих лент - ухудшение адгезии при добавлении в адгезив неадгезивной составляющей (проводника), высокая стоимость проводящего покрытия (серебро) и сложность изготовления.

Наиболее близка по технической сущности к настоящему изобретению проводящая адгезивная лента (патент ЕР 1020505), состоящая из анизотропно проводящих по толщине ленты регионов, промежутки между которыми заполнены адгезивом с возможным промежуточным электропроводящим слоем между основой и слоем регионов проводимости и адгезии. Лента изготавливается путем печати проводящих регионов и заполнения пространства между ними адгезивом или путем нанесения адгезива и впрессовывания в него проводящих регионов, а затем ламинирования с проводящей пленкой. Недостатками этого материала являются пониженные адгезивные свойства и быстрая деградация характеристик электропроводности во времени, а также очень сложная технология изготовления. В прототипе не приведен срок годности липкой ленты. По данным для аналогичного российского материала, клея «Контактол К-13» ТУ ТЦАФ.670094.015 (ОАО НИИ ГИРИКОНД), состоящего из 80% частиц серебра и 20% адгезива, время жизнеспособности равно 0,5 года в условиях земной атмосферы, которая менее агрессивна, чем условия на орбите Земли, где кислород присутствует в атомарном состоянии и температура верхнего слоя обшивки со стороны Солнца достигает 150°C.

Целью настоящего изобретения является исключение указанных недостатков и повышение надежности соединения липкой ленты с поверхностью матов ЭВТИ по краям липкой ленты и электропроводности в центральной части липкой ленты, соприкасающейся со стыками матов ЭВТИ.

Этот результат достигается тем, что рабочий слой липкой ленты разделен на три полосы: по центру расположена полоса металла (преимущественно алюминия, хотя могут быть использованы другие металлы и сплавы, например, такие как цинк, медь, серебро, сталь) с очень низкой адгезией и максимальной электропроводимостью, а по краям липкой ленты расположены полосы адгезива с очень малой электропроводимостью и максимально возможной липкостью, обеспечивающей надежное соединение с поверхностью в условиях открытого космического пространства. Металлическая лента приклеена к пленке-основе слоем клея, в том числе клея постоянной липкости, или адгезива, такого же, как и в рабочем слое или отличного от него. Пленка-основа состоит из полимера - полиэтилентерефталата, полиимида, полиамида или полимера иного класса. Материалы ленты выбраны из устойчивых к действию радиации веществ. Ширина полос может быть одинаковой или разной.

Пример 1

На полиэтилентерефталатную пленку-основу шириной 40 мм наносят слой адгезива и после высушивания растворителя по центру пленки прикатывают серебряную ленту шириной 20 мм и толщиной 0,01 мм. Получают липкую ленту с характеристиками: усилие отрыва на адгезивной полосе 6,1 Н/см, сопротивление на металлической полосе 0,005 Ом/□. Гарантийный срок годности в условиях космического пространства не менее 10 лет.

Пример 2

На полиэтилентерефталатную пленку-основу шириной 40 мм наносят слой адгезива и после высушивания растворителя по центру пленки прикатывают алюминиевую ленту шириной 20 мм и толщиной 0,01 мм. Получают липкую ленту с характеристиками: усилие отрыва на адгезивной полосе 6,0 Н/см, сопротивление на металлической полосе 0,01 Ом/□. Гарантийный срок годности в условиях космического пространства не менее 10 лет.

Пример 3

На полиэтилентерефталатную пленку-основу шириной 40 мм наносят слой адгезива и после высушивания растворителя по центру пленки прикатывают цинковую ленту шириной 20 мм и толщиной 0,01 мм. Получают липкую ленту с характеристиками: усилие отрыва на адгезивной полосе 6,2 Н/см, сопротивление на металлической полосе 0,023 Ом/□. Гарантийный срок годности в условиях космического пространства не менее 10 лет.

Пример 4

На полиимидную пленку-основу шириной 40 мм наносят слой адгезива и после высушивания растворителя по центру пленки прикатывают медную ленту шириной 20 мм и толщиной 0,01 мм. Получают липкую ленту с характеристиками: усилие отрыва на адгезивной полосе 6,0 Н/см, сопротивление на металлической полосе 0,007 Ом/□. Гарантийный срок годности в условиях космического пространства не менее 10 лет.

Пример 5

На полиимидную пленку-основу шириной 40 мм наносят слой адгезива и после высушивания растворителя по центру пленки прикатывают стальную ленту шириной 20 мм и толщиной 0,01 мм. Получают липкую ленту с характеристиками: усилие отрыва на адгезивной полосе 6,0Н/см, сопротивление на металлической полосе 0,06 Ом/□. Гарантийный срок годности в условиях космического пространства не менее 10 лет.

Пример 6

На полиамидную пленку-основу шириной 40 мм наносят слой адгезива и после высушивания растворителя по центру пленки прикатывают стальную ленту шириной 20 мм и толщиной 0,01 мм. Получают липкую ленту с характеристиками: усилие отрыва на адгезивной полосе 6,1 Н/см, сопротивление на металлической полосе 0,06 Ом/□. Гарантийный срок годности в условиях космического пространства не менее 5 лет.

Краткое описание чертежей

Рисунок 1. Поперечный разрез липкой ленты.

1 - полимерная пленка;

2 - слой клея;

3 - слой адгезива или клея;

4 - слой металла.

Рисунок 2. Вид липкой ленты со стороны рабочей поверхности.

a) - полоса адгезива или клея;

b) - полоса металла.

Изобретение относится к слоистым материалам на основе металлизированной полимерной пленки, которые используются в области космической техники. Электропроводящая липкая лента, используемая для соединения матов экранно-вакуумной теплоизоляции космического аппарата, состоит из полимерной ленты-основы, слоя клея и рабочего слоя. Рабочий слой по центру ленты состоит из полосы металла или сплава, такого как серебро, алюминий, цинк, медь, сталь, а по краям - из полос адгезива или клея постоянной липкости. Материалы основы липкой ленты выбраны из веществ, устойчивых к воздействию радиации, таких как полиимид, полиэтилентерефталат, полиамид и их смеси. Достигается повышение надежности соединения ленты с поверхностью матов теплоизоляции и электропроводности в центральной части липкой ленты. 2 ил.

Электропроводящая липкая лента, используемая для соединения матов экранно-вакуумной теплоизоляции космического аппарата, состоящая из полимерной ленты-основы, слоя клея и рабочего слоя, отличающаяся тем, что рабочий слой по центру ленты состоит из полосы металла или сплава, такого, как серебро, алюминий, цинк, медь, сталь, а по краям - из полос адгезива или клея постоянной липкости, причем материалы основы липкой ленты выбраны из веществ, устойчивых к воздействию радиации, таких, как полиимид, полиэтилентерефталат, полиамид и их смеси.